Gènes candidats impliqués dans les études fonctionnelles en rapport avec la

Le gène BMP2 (bone morphogenetic protein 2) est localisé sur le chromosome 20 en position 20 p12 et s’étend sur une région d’environ 12,6 kb. La protéine codée par ce gène appartient à la famille des facteurs de croissance TGFβ. Celle-ci agit comme un homodimère à pont disulfure et induit la formation des os et du cartilage. Il est exprimé dans les cardiomyocytes et les cellules du muscle lisse. Cependant son expression est plus marquée dans les cellules thyroïdiennes. Cette expression est activée par TNFα, les lipides oxydés, l’hyperglycémie dans l’endothélium et les myofibroblastes vasculaires [62]. Une injection de BMP-2 dans l’aorte de souris, augmente l’expression de MSX2, active la voie de signalisation de Wnt et augmente la calcification au niveau de la media [61].

Le gène CCR5 (C-C chemokine receptor 5) est localisé sur le chromosome 3 en position 3p21.31 et s’étend sur environ 6 kb. Il code pour un membre de la famille des récepteurs β des chémokines, un récepteur transmembranaire semblable à celui des récepteurs couplés des protéines G. Cette protéine est exprimée par les cellules du système immunitaire tant acquis qu’inné incluant les monocytes, les lymphocytes T, les cellules dendritiques et les macrophages. C’est un important corécepteur pour le tropisme macrophagique des virus notamment le VIH. Les mutations dans ce gène ont été associées à la résistance au VIH. C’est également un récepteur pour RANTES, une chémokine pro-

inflammatoire exprimée dans les ostéoblastes [81]. Une délétion de 32 paires de bases dans l’intron ce gène a été associée à une augmentation de la calcification dans la valve aortique [18, 74].

Le gène CTGF (connective tissue growth factor) est localisé sur le locus 6q23.1 et s’étend sur environ 3 kb. La protéine codée par ce gène est un agent mitogène sécrété par les cellules endothéliales vasculaires. Il favorise la prolifération et la différenciation des chondrocytes ainsi que l’adhésion des cellules dans de nombreux types cellulaires tels que les fibroblastes, myofibroblastes, cellules endothéliales et épithéliales. Il augmente la synthèse de l’ADN induite par le facteur de croissance du fibroblaste (FGF). La mutation (- 447G/C) dans ce gène est associée à une augmentation de la calcification dans les valves aortiques [18, 74].

Le gène CTSS (cathepsin S) est localisé sur le chromosome 1 en position 1q21. Il s’étend sur environ 36 kb et code pour une protéine membre de la famille des peptidases C1, la cathepsine S. Celle-ci est capable de fonctionner comme une élastase. Le gène CTSS est exprimé dans la grande majorité des cellules sanguines dont les monocytes et les myélocytes. Helske et al. ont observé une augmentation de l’expression de l’activité élastolytique de la cathepsine S dans les feuillets de valves aortiques calcifiées [58]. La cathepsine S accélère la dégradation de la matrice extracellulaire au niveau de la valve favorisant ainsi la progression de la sténose aortique.

Le gène LRP5 (Low-density lipoprotein receptor-related protein 5) code pour un récepteur transmembranaire des lipoprotéines de faible densité qui lie et internalise les ligands dans un processus d’endocytose dépendante des récepteurs. Il se situe sur le chromosome 11 en position 11q13.4 – 11q13.2 et s’étend sur une région d’environ 136 kb. Son expression se fait principalement dans le foie, le poumon et la thyroïde. Plusieurs études associent des mutations de LRP5 à une réduction de la densité osseuse [82-84]. Les travaux de Caira et al. ont mis en évidence une surexpression du gène LRP5 dans les

cellules de valves aortiques calcifiées [60]. Le gène LRP5 se lie au complexe Wnt pour activer la transformation de fibroblastes en ostéoblastes favorisant ainsi la calcification des feuillets de valves aortiques [20] (cf. Fig5).

Le gène MMP-9 (matrix metallopeptidase 9) est localisé sur le chromosome 20 en région 20q13-q11 et s’étend sur environ 8 kb (voir Tableau IV). Exprimé principalement au niveau des amygdales, des tissus lymphatiques, du thymus et de la moelle osseuse, ce gène code pour une métalloprotéinase matricielle capable de dégrader la matrice extracellulaire du tissu conjonctif. MMP-9 joue un rôle dans la migration des leucocytes, la protéolyse locale de la matrice extracellulaire, la laminine de type V et du collagène de type IV, un constituant majeur de la membrane basale entourant chaque cellule du muscle lisse vasculaire. Il peut également jouer un rôle dans la résorption osseuse des ostéoclastes. Ce gène dégrade la fibronectine et l’élastine. Cette activité élastolytique est impliquée dans la rigidité artérielle et le développement des anévrismes. Ainsi, le gène MMP9 est associé à la rigidité des grosses artères, l’anévrisme de l’aorte abdominale, l’anévrisme cérébral et la maladie coronarienne [85, 86]. Plusieurs études récemment publiées ont montré une surexpression de la MMP-9 dans les cellules interstitielles de valves aortiques calcifiées in vitro chez l’humain [2, 20, 59].

Le gène MSX2 (muscle segment homeobox 2) est localisé sur le chromosome 5 en position 5q32, il s’étend sur environ 6 kb. La protéine codée par ce gène est un activateur transcriptionel dont l’activité normale permet d’établir l’équilibre entre la survie et l’apoptose des cellules. Cette protéine joue également un rôle dans la croissance des cellules. Dans les ostéoblastes, il supprime la transcription conduite par l’ostéocalcine. Le gène est principalement exprimé dans le muscle lisse, les cardiomyocytes et le placenta. Msx2 augmente la différentiation ostéogénique par des mécanismes qui inhibent Dkk1, un antagoniste des récepteurs Lrp5 et LRP6 de Wnt (cf. Fig 5). C’est un facteur de transcription des ostéoblastes [62].

Le gène SMPD1 (sphingomyelin phosphodiesterase 1, acid lysosomal) est localisé sur le chromosome 11 en position 11p15.4 – p15.1 et s’étend sur environ 4 kb. La protéine codée par ce gène est une sphingomyélinase acide lysosomiale qui convertit la sphingomyéline en céramide, un intermédiaire du catabolisme des sphingolipides. Son expression se fait dans de nombreux tissus dont le foie, le muscle lisse, les cardiomyocytes, la moelle osseuse, le cerveau et les adipocytes. Les mutations dans ce gène sont associées aux formes A et B de la maladie de Niemann-Pick [87]. Cette affection due à un déficit en sphingomyélinase acide lysosomiale, aboutit à une accumulation de sphingomyéline, puis du cholestérol dans les monocytes et les macrophages voire dans le cerveau. Les travaux d’Ishii et al. ont montré un gonflement des cellules musculaires lisses déficientes en SMDP1 provoquant ainsi une augmentation de l’épaisseur de l’intima et de la média dans les artères coronaires[88].

Le gène WNT3 (wingless-type MMTV integration site family, member 3) est localisé sur le chromosome 17 en position 17p21-p21.32. Il s’étend sur une région environ 56 kb. WNT3 appartient à une famille de facteurs de croissance qui assure la médiation des processus biologiques importants comme l’embryogenèse et l’organogenèse[82]. Ce gène code pour une des protéines de la voie de signalisation de Wnt. Cette voie est déterminante pour la différentiation ostéoblastique et l’entretien de la masse osseuse. La mieux caractérisée de ces voies est la voie canonique ou voie Wnt/β-caténine qui est stimulée par les co-récepteurs LRP-5/6. Wnt/β-caténine, agit en synergie avec BMP-2 pour promouvoir la différentiation ostéoblastique et la formation osseuse in vivo [89]. Wnt peut également activer une voie non canonique incluant la protéine G qui sert de médiateur au complexe Wnt/calcium [90]. Il est également impliqué dans la calcification des valves aortiques grâce à la voie Wnt3/Lrp5/-caténine [20]. Il active la transformation des fibroblastes en ostéoblastes dans les feuillets de valves aortiques [16]. Wnt peut également réguler l’activité de Runx2. Les médiateurs nucléaires Lef1 et TCfs en aval de la voie canonique de Wnt se lient sur le domaine Runt et inhibent l’activation des facteurs de transcription du

gène RUNX2. [89]. Son expression se fait principalement dans les cardiomyocytes, les cellules du muscle lisse et le foie.

Frizzled

LRP5

DKK

fibroblastes

ostéoblastes

Membrane

plasmique

translocation

Figure 5: Régulation de l'ostéogenèse par la voieWnt3/Lrp5/β-caténine

LRP5 se lie à Wnt3 une protéine de la famille de Wnt sécrétée par les ostéoblastes qui active le récepteur transmembranaire Frizzled. Ce complexe conduit à une stabilisation de la β-caténine ce qui permet sa translocation vers le noyau. LRP5 peut être inhibé par DKK (Dickkopf). Le complexe formé par ces molécules active la transformation des fibroblastes en ostéoblastes dans les feuillets de valves.

Tableau IV: Localisation chromosomique, nombre d'exons et longueur des différents gènes étudiés

Gènes Locus Exons Longueur génomique

(paires de bases) APOB 2p24 - p23 29 42 645 APOE 19p13.2 4 3 695 BMP2 20p12 3 12 600 CCR5 3p21-31 2 6 065 CTGF 6q23.1 5 3 203 CTSS 1q21 8 35 883 ESR1 6q25.1 8 472 929 IL10 1q31 – q32 5 4 893 LDLR 19p13.3 – 19p13.2 18 44 450 LRP5 11q13.4 – 11q13.2 23 136 636 MMP9 20q11 – 2q13 13 7 654 MSX2 5q32 2 6 367 PCSK9 1p34 – 1p32 12 25 306 PTH 11p15.3 - p15.1 3 3 967 SMPD1 11p15.4 – p15.1 5 4 572 TNFAIP3 6q23 9 4432 VDR 12q13.11 11 63 495 WNT3 17p21 – 17p21.32 5 56 207